基坑围护变形对周边建筑物影响及处理措施分析——以青浦区徐泾镇“城中村”改造A2a-04b地块项目为例

基坑围护变形对周边建筑物影响及处理措施分析——以青浦区徐泾镇“城中村”改造A2a-04b地块项目为例

朱安峰

上海彦奥建筑科技有限公司  上海 201799

摘要：随着城更项目的深入发展，老城区地质条件和基坑周边环境越来越复杂，深基坑工程越挖越深，深基坑发生事故频繁越来越多。深基坑结构设计时，深基坑结构设计计算时都设定一些假设条件为前提的，但是工程实际地质条件及周边环境复杂多变，结构设计和施工过程中都存在诸多不确定因素，任何一个假定条件出现了问题都可能造成基坑边坡变形超限，对基坑工程本身安全及周边建筑物的安全使用造成严重的威胁。如应急处理不及时，采取措施不当，可能诱发极大安全事故。以青浦区徐泾镇“城中村”改造A2a-04b地块项目为例，对基坑变形超限的原因及周边建筑物影响控制措施进行分析与总结。

关键词：基坑周边环境复杂；场地狭小；距离周边建筑物较近；基坑变形较大；对周边建筑物影响严重；

1、青浦区徐泾镇“城中村”改造A2a-04b地块项目工程概况

1.1、工程概况

徐泾老集镇“城中村”改造A2a-04b地块项目位于上海市青浦区徐泾镇，地上10层，地下2层，基坑周长265m，基坑面积3584m2。基坑槽底标高为-10.450，开挖深度为9.8米。局部坑中坑落深2.80m。本基坑工程结构设计安全等级为二级，局部结构设计安全等级为一级（开关站周边）。

周边环境情况一览表

1.2、支护结构设计参数及监测布置

    本项目场地较小，周边环境较为复杂，对基坑变形要求较严。综合考虑本基坑周边围护采用钻孔灌注桩+三轴搅拌桩止水帷幕+底坑被动区域加固的围护形式，采用∅900@1100钻孔灌注桩，桩长23.5m，插入坑底以下11.75m，插入比约1:1.48，桩端进入⑤1-2层粉质粘土层；止水帷幕采用∅850@600三轴搅拌桩，桩长17.0m，插入坑底以下7.35m。坑底被动区加固的形式为Φ700@500双轴搅拌桩墩式加固，加固深度4米。基坑支撑的平面布置，采用“角撑+对撑+边桁架”的布置形式，第一道撑中心标高距离自然地面1.8米，第二道撑中心标高为-6.800，有利于控制周边围护结构的弯矩和变形。基坑平面及监测点位布置如图1-1.

             图1-1  基坑平面及监测点位布置示意图

1.3、工程地质条件

根据《徐泾老集镇"城中村"改造项目-A2a-04b地块 岩土工程勘察报告》（工程编号：KC20200401009-YX-6)，对基坑支护设计有影响的地质层从上至下如表1。根据勘察报告可知拟建场地浅部地下水属潜水类型，稳定地下水埋深1.06～2.12m。承压水：勘察报告显示，场地内的承压水赋存于⑦1层中，第⑦1层顶板最浅埋深约27.3m。场地内未发现不良地质现象。本项目建设过程中引起的周边建筑扰动沉降及本项目自身的差异沉降，对本工程拟建物及其周边已有建筑物有影响。故在工程设计中需充分考虑地面沉降对拟建工程的不利作用。土层力学性质指标在设计计算中考虑取用直剪固快峰值强度。

表1 基坑岩土参数

注：土的c、值均采用勘察报告提供的固结快剪峰值指标。

根据勘察结果，拟建场地地基土在基坑深度影响范围内的土层为：第①1层杂填土，土质较差，结构松散，自立性差；第②层灰黄色粉质粘土，土质相对较好，基坑坑底坐落于第③层淤泥质粉质粘土层中，基础埋深位置示意如图1-2。根据上海地区已有基坑工程经验，为防止基坑失稳、减少基坑施工对周围环境的影响，必须考虑基坑施工的时空效应，并采取措施保证支护结构的稳定性，减少支护结构变形。

图1-2 典型地质剖面图

2. 土方开挖对周边建筑影响及原因分析

2.1 基坑及监测情况

 围护桩于2022年11月8日完成， 2022年12月6日开始挖除第一层土，2023年1月15日施工完成第一道围檁及内撑结构，2023年2月15日完成第二层土开挖，并开始施工第二道内撑；2023年3月28日第三层土开挖到底，在开挖第三层土的过程中，基坑部分监测数据陆续累计变量开始超警戒值。根据基坑周边巡视和监测数据分析，2023年3月28日基坑东南侧CX3点围护墙体测斜当日累计最大变化量为3.67mm，深度为11米位置，累计变化量为68.50mm，超出设计日变化量（3mm）和累计设计值（25mm）；第二道撑轴力在测点ZL2-2日变化量为700KN,累计变化量为8379KN，也第一次超过设计累计报警值（8000KN）.

2.2 周边环境变化

1）基坑北侧的开关站及5/6层建筑物沉降情况

    以开关站的沉降变化量较大的J37、J38号两个监测点为例，见图2-1，分析开关站在基坑开挖各个阶段的沉降变形趋势,从基坑开挖工况和监测数据对比图上可以看到，从2022年12月6日开挖开始至2023年3月28日基坑开挖至设计标高这段时间内，开关站的沉降变化趋势为较缓慢增长；从2023年3月28日基坑开挖至底时，开关站的沉降变化趋势开始加剧，沉降累积量超过设计限值（20mm），随着卸土及基坑渗漏处理等处理措施后，沉降变化趋于平稳，开关站沉降日变化量得到有效控制。北侧骑龙家园5号楼（监测点J5、J6），在整个基坑开挖过程主楼沉降变化量较小（-7.5、-4.0），但是一层阳台发生了较大沉降，如图2-2.

图2-1  监测开关站沉降变化图

图2-2  骑龙家园5#楼一层阳台沉降图

2）东侧幼儿园建筑为沉降情况

东侧幼儿园主楼基础为桩基，无地下室结构，在基坑开挖过程中主楼沉降量较小，但是主楼周边的散水在靠近基坑侧的沉降变化量明显超过其他部位的，路面出现沉降变形较明显，且幼儿园围墙出现断裂现象，如图2-3.

图2-2  东侧幼儿园围墙断裂图

3）基坑漏水情况

    从2023年3月15日开始，北侧第二层土开挖完成，靠近开关站位置有大量地下水流出，并带有泥沙。开关站在2021年就是施工完成了，已投入使用1年多了，开关站周边场地已全部硬化，在基坑开挖的过程也不是上海的雨季。对比场地内管线物探图纸，开关站四周不存在老旧的水、污水管，可以排除在围护施工阶段对老旧的水、污水管被破坏的可能。

2.3 原因分析

随着基坑开挖，基坑围护前期变形基本符合施工进度和工序影响的规律。基坑开挖见底后变形突然加大，根据现场情况综合分析如下：

1）开关站周边有较深的电缆沟（埋深3.8米，宽3.2米），电缆沟在施工时开挖采用自然放坡的方式，对原土体造成了一定破坏。在施工该部位止水帷幕时（三轴搅拌桩），三轴搅拌桩压在电缆沟上部，造成电缆沟出现了裂缝，电缆沟出现了大量的水。受场地限制，基坑围护桩（钻孔灌注桩）和止水帷幕属于套打作业，在施工围护桩的时候可能破坏了止水帷幕，造成该部分止水帷幕失效，进而造成大量的水渗透过止水帷幕进入基坑内。

2）在基坑变形突然变大时段，有大量水从围护桩之间渗透到基坑内，随着水体流失，土体中细小颗粒被水带走，造成基坑背侧土体流失、扰动进而造成开关站的桩承载力发生变化，从监测报告中可看出，靠近基坑渗漏点开关站的沉降量最大。

3）在基坑开挖阶段虽然严格按照“分层、分段、分块、对称、平衡、限时”的方法顺序开挖，但是深基坑具有时空效应，对基坑稳定性有较大的影响。随着基坑暴露时间过长，问题就越多，本基坑工程持续施工时间较长，基坑开挖至底标高时，碰上连续下雨，基坑暴露时间超过一周时间，时间效应对土压力计算造成了一定影响。随着时间增长主动土压力逐渐增大，而被动土压力逐渐减小。

4）北侧骑龙家园5#楼主体沉降较小，阳台出现较大的沉降，因一楼的阳台不是从主楼挑出来的，阳台无基础，直接做在室外地面上，基坑闭合后已对5#楼一层阳台重新施工整改。

5）东侧幼儿园围墙开裂，因幼儿园回填土完成后场地标高比本场地高了750mm，围墙基础设置较浅，对基坑变形较敏感，基坑闭合后已加深幼儿园围墙基础，增设构造柱加强围墙整体性处理。

综上所述，受基坑围护渗水和基坑暴露时间过长的影响，基坑背侧土体的抗剪强度、侧摩阻力减少，被动土压力减小，造成基坑边坡稳定性下降，开关站桩间土体可能出现局部空洞，造成单桩承载力变小，带动基坑周边建筑物变形超限。为防止基坑围护变形及周边建筑物变形进一步加大，应采取紧急处理措施。

3、紧急处理措施及加固效果分析

3．1、紧急处理措施

1）查明渗水的来源，及时排出基坑内的积水，修补开关站周边管沟，对管沟内的水抽排至市政管网内，裂缝采用水泥砂浆进行封堵；围护渗漏点采用防水砂浆封堵，防止再发生渗漏问题。

2）加强监测频率，对变形异常部位每天早晚个监测1次，指定专人每天不间断的巡视，及时掌握基坑变形动态。

3．2、支护结构加固处理

 1）在渗漏点位置的围护桩之间打洞，插入一根塑料软管，使其穿透支护墙体进入墙背土体内，将水引出，用防水砂浆修补渗漏部位，待修补封堵的防水砂浆达到一定强度后，再将塑料软管出水口用铁丝扎住止水。

2）加厚垫层，垫层厚度由原设计的150mm调整至300mm，及时封闭垫层，浇筑完垫层强度达到75%后再进行坑中坑的开挖工序。

3）地下二层施工完成后，及时采用泡沫混凝土进行基坑肥槽的回填。

3．3、控制效果分析

1）随着垫层完全封闭后，基坑变形趋势开始放缓，所有补强措施实施完成后，基坑变形基本平稳了，虽然基坑累计最大测斜达到了98.42mm，加强措施后基坑变形基本稳定，保证地下结构正常施工。

2）开关站周边的渗漏点封堵后，开关站的沉降变化量不大，在后期监测数据上可以得到，开关站的沉降保持稳定。

4、总结

根据监测数据和现场实际情况分析说明，本次基坑突然变形过大及开关站沉降过大的主要原因是基坑渗漏和基坑暴露时间过长导致的。至2023年6月15日，地下室部分防水和负二层轻质混凝土肥槽回填已完成，监测数据表明，基坑变形及周边建筑物沉降得到有效控制。由此可知，本项目中采取的应急措施和加固处理是切实可行的、有效果的，满足工程要求的。

基坑工程中不确定的因素很多，从结构设计计算到施工管控，每一步都有诸多不确定因素，出现问题在所难免，在整个施工过程中务必做好信息化管理，基坑变形和周边建筑物沉降接近设计极限值时，务必仔细分析原因，及时采取得当的措施，才能有效控制变形发展的趋势，避免基坑工程出现安全事故。

参考文献

[1]混凝土结构设计规范 (GB50010-2010) （2015版）           中国建筑工业出版社

[2] 建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2018）      中国建筑工业出版社

[3]建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）                   中国建筑工业出版社
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[5] 建筑深基坑工程施工安全技术规范（JGJ311-2013）          中国建筑工业出版社

[6] 建筑基坑支护技术规程（DG/TJ08-61-2018）                中国建筑工业出版社

[7] 上海市基坑工程施工监测规程 （DG/TJ08-2001-2016）        同济大学出版社

[8]苏铁志 马世敏 吴敏 深基坑边坡位移突变原因及处理措施分析 岩土工程技术 2018

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